Керамическая масса для получения кирпича
Владельцы патента RU 2448926:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к области производства керамического кирпича на основе отхода электрометаллургического производства. Техническим результатом изобретения является повышение прочности на сжатие и на изгиб и морозостойкости, снижение себестоимости и воздушной усадки изделий. Керамическая масса для получения кирпича включает легкоплавкий суглинок Маркинского месторождения и основной сталеплавильный шлак Ростовского электрометаллургического завода, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 - 40,48; Fe2O3 - 4,43; Al2O3 - 1,0; TiO2 - 0,94; CaO - 44,8; MgO - 3,8; Na2O - 0,61; п.п.п. - 3,7, при следующем соотношении компонентов, мас.%: суглинок - 75-85; сталеплавильный шлак - 15-25. 2 табл.
Изобретение относится к производству стеновых керамических изделий и может быть использовано в технологии изготовления керамического кирпича. Наиболее эффективным сырьем для высококачественной керамики с высокими физико-механическими и эстетико-потребительскими свойствами являются светложгущиеся глины, запасы которых ограничены. Вместо высококачественного глинистого сырья могут быть использованы суглинки совместно с отходом электрометаллургического производства - основным сталеплавильным шлаком.
Известна керамическая масса для получения кирпича следующего состава, мас.%: лессовидный суглинок - 91-97, угольная мелочь - 1-3, ватержакетный шлак - 2-6 [авторское свидетельство №1539185, опубл. 30.01.1990]. Недостатки указанного состава - повышенная воздушная усадка и низкая морозостойкость 18-26 циклов.
В качестве прототипа может служить сырьевая смесь для получения керамического кирпича с применением отходов углеобогащения и отходов метизного производства, содержащая, мас.%: отходы углеобогащения - 84-88; водная вытяжка лессовидного суглинка - 8-10; отход метизного производства - 4-6 (патент №2327668, опубл. 27.06.2008). Полученный из указанной сырьевой смеси керамический кирпич имеет следующие характеристики: температура обжига - 1050°С, цвет черепка - кирпичный. Недостатками прототипа являются низкая прочность на сжатие 11,0-13,9 МПа и повышенная температура обжига.
Задачей данного изобретения является разработка состава недорогого керамического кирпича с использованием основного сталеплавильного шлака (СШ), имеющего ярко выраженный желтый цвет черепка и обладающего высокими прочностью на сжатие и на изгиб, повышенной морозостойкостью и низкой воздушной усадкой. При этом происходит повышение трещиностойкости отформованного кирпича, долговечности и декоративности строительных конструкций из обожженного кирпича. Вследствие сравнительно низкой температуры обжига (1000°С) и применения производственного отхода совместно с низкосортным глинистым сырьем происходит существенное удешевление технологии керамического кирпича. Применение предлагаемой керамической массы позволяет реализовать аспекты ресурсо- и энергосбережения при производстве высококачественного кирпича. Вместе с этим решается экологическая проблема утилизации шлака.
Предлагаемая керамическая масса для получения кирпича включает легкоплавкий суглинок Маркинского месторождения и основной сталеплавильный шлак Ростовского электрометаллургического завода, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 - 40,48; Fe2O3 - 4,43; Al2O3 - 1,00; TiO2 - 0,94; CaO - 44,80; MgO - 3,80; Na2O - 0,61; ППП - 3,70, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Суглинок - 85-75
Сталеплавильный шлак - 15-25
Для достижения указанной задачи в состав шихты вводится основной сталеплавильный шлак, который является отходом электрометаллургического производства и имеет следующий состав, мас.%: SiO2 - 40,48; Fe2O3 - 4,43; Al2O3 - 1,00; TiO2 - 0,94; CaO - 44,80; MgO - 3,80; Na2O - 0,61; ППП - 3,70. Большое содержание в химическом составе СШ CaO способствует активному осветлению черепка вследствие твердофазовых реакций при обжиге. При этом происходит нейтрализация окрашивающего действия железосодержащих фаз, придающих керамическому черепку традиционный кирпичный цвет. В качестве глинистого сырья используется суглинок Маркинского месторождения, который характеризуется следующим химическим составом, мас.%: SiO2 - 57,19; Fe2O3 - 5,32; Al2O3 - 11,75; TiO2 - 0,68; CaO - 9,26; MgO - 1,94; Na2O - 0,70; K2O - 0,48; SO3 - 1,21; P2O5 - 0,13; MnO - 0,14; ППП - 11,20.
Для получения изделий из разработанной керамической массы применялась традиционная технология производства кирпича. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20%. Формование осуществлялось пластическим методом при формовочной влажности 20%. Отформованный кирпич высушивался до остаточной влажности 6%. Высушенный кирпич обжигали при температуре 1000°С.
В таблице 1 в качестве примеров приведены составы керамических масс, в таблице 2 - физико-механические, эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства керамического кирпича, полученного из указанных керамических масс.
| Таблица 1 | |||
| Составы керамических масс | |||
| Компонент | Содержание компонента для составов, % по массе | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Суглинок | 85 | 80 | 75 |
| Сталеплавильный шлак | 15 | 20 | 25 |
| Таблица 2 | |||
| Физико-механические, эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства кирпича | |||
| Показатели | Значения для составов | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Усадка воздушная, % | 3,7 | 3,5 | 3,4 |
| Предел прочности, МПа: | 21,8 | 23,4 | 25,2 |
| - на сжатие | 9,3 | 10,1 | 10,1 |
| - на изгиб | |||
| Морозостойкость, цикл | 45 | 47 | 52 |
| Цвет черепка | светло-желтый | светло-желтый | желтый |
| однородный | однородный | однородный |
Из таблицы 2 видно, что предлагаемая керамическая масса способствует снижению воздушной усадки, увеличению предела прочности на сжатие кирпича в 1,8 раза, морозостойкости - в 2 раза; происходит снижение температуры обжига на 50°С по сравнению с приведенными техническими решениями. Кроме того, появляется возможность получить объемно-окрашенный черепок светлых тонов из низкосортного красножгущегося глинистого сырья. Все вышеперечисленные факторы значительно повышают конкурентоспособность изделий.
Керамическая масса для получения кирпича, включающая легкоплавкий суглинок и отход производства, отличающаяся тем, что в качестве суглинка используется суглинок Маркинского месторождения, а в качестве отхода производства применяется основной сталеплавильный шлак Ростовского электрометаллургического завода, который имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 40,48; Fe2O3 4,43; Al2O3 1,0; TiO2 0,94; CaO 44,8; MgO 3,8; Na2O 0,61; п.п.п. 3,7, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Суглинок | 75-85 |
| Сталеплавильный шлак | 15-25 |
